第二章 科学是什么？

一般人对科学的了解和认识，大致可分为四个层次：

(一)应用科学与技术

(二)基础科学或纯粹科学

(三)科学的通则

(四)科学的哲学。现在分述如下：

(一)应用科学与技术：

应用科学与技术的惊人成就，好像前面所述，可说是已令大各数人慑服及膜拜。这也成为他们对科学的认知。他们认为科学是一种学问与知识，可以给予人一些本领，能够改造自然，造福人类。 他们甚至肯定的说“人定胜天”，所以他们否定基督教。

我们应先区分纯粹科学（然或称基础科学，自然科学）和应用科学（包括技术及工程）。

纯悴科学是研究探讨自然现象，并加以描述；应用科学则是将纯粹科学研究所得的知识，转变为人所能利用的技术。例如：原子科学研究原子构造，如发现某些重原素不稳定，会发生原子核分裂，在分裂时产生争量的能。这只是为着研究探讨自然现象中物质的本质，但军事技术家则利用这个发现制造原子弹，电力工程师则用于核能发电。又如固态物理学家，研究电子在固体中的活动现象，机电工程师则借以发展出电脑。再如生物学家研究细胞核中遗传因子的构造，农学家借以改良植物品种。医学家借以医治某些疾病，而化学家则借以改良一些微生物，生产珍贵的有机化学品。应用科技的发展大多类此。

这是第一层次对科学的认识。大多数不从事科学工作，同时又对科学没有深入了解的人，只看见科技的快速进步，及其对人类生活影响之大，就对科学产生一窝风的崇拜，说科学万能。

(二)基础科学或纯粹科学：

称为基础科学，是说它们为应用科学的基础。称为纯粹科学，是说它们为科学而科学，不含其他目的。有时科学二字的狭义用法，就是指纯粹科学。（我们看到“科学”二字时，应注意其为广义或狭义，有时用的人自己也搞不清）什么叫做为科学而科学呢？纯粹科学的目的是为求知。目前纯粹科学研讨的范围，仅限于自然界物质现象的真相，故又被称为自然科学。纯粹科学的探究，一方面是出于人类的好奇心，要知道事物的背后到底是怎么一回事。也可说是出于求真理，要明白一切事物之所以如此的道理，故可说纯粹科学的任务、态度和目的，就是求“真”。

基础科学或自然科学，现各认为是包括数学。物理。化学。生物夜地球科学等。物理方面，由于相对论、量子论、天文物理。核子物理、高能物理等之进步，使人对于大至宇宙，小至原子核内部的知识，增进很多。化学方面，放射化学、稀有原素化学、生物化学等，也使人对许多自然现象，了解更深。生物学方面，细胞学、生理学。遗传学等，使人对人体及其他生物的组织机能，更为明白。地球科学方面，天文、气象、地质学等，也使人对一些天然发生的现象，知其原委。数学则是所有科学的语言及工具。

对自然科学粗略有所知的人，认为人已经能够。或是即将能够解释一切自然现象；并认为在古时人类蒙味无知，将雷轰闪电、地震、日月蚀等异常、天然现象，都推断是各式各样的神在其中行事。现在科学进步，这些神自当掏汰，所以基督教也被归入淘汰之列 。对于这种说法，直接从事科学研究的人，则有两种不同的态度。一类科学家，认为科学能解决一切问题，哲学与宗教都当废弃。另一类科学家，当他们愈深入研究，就愈相信有一位创造宇宙有的神。天文学家看宇宙浩瀚，深感神的伟大。物理学家探讨自然规律的奥妙，看见神的智慧、。化学家研究物质构造，看出神的法则。生物学家研究人体机能，及其他生物的官能，看见神的奇妙设计。地球科学家看见太阳系的形成，及地球的历史，认识到神的永恒及其能力浩大。

(三)科学的通则：

科学的发展起初都是自然科学方面。自十二三世纪至二十世纪初，自然科学有了非常辉煌的成就，人们在惊讶之余，就察究自然科学到底有什么秘诀，能以获致如此果效。他们就发现科学具有一套极为完善的求知方法。后来这就被称为科学方法。人们因为这个方法很好，就用在社会学以及人文学方面，故称为社会科学、人文科学。更极端的人甚至认为科学方法，乃是唯一的求知方法。本文作者也有很长一段时间，固执这种看法。下文将对科学方法略加叙述：

科学方法从最广泛的方面来看，可分为三个步骤：

(1)观察事实

(2)推衍理论

(3)反复证明。现在再分述如下：

(1)观察事实：所观察之事实，又可分为三类：

①自然现象 例如天文学家观察天体运行，物理学家观察物体坠落运动，地质学家观察地层岩石构造等。

②人为实验 例如化学家安排化学实验，生物学家用天竺鼠做生理实验等。

③社会现象 例如经济学家观察物价涨落，历史学家观察历史事实等。在作上述三类观察时，为记录准确起见，应力求计量化，即尽量以数值表示。又为避免以主观揣测想象，作为观察之手段，应以看得见、摸得着，而且能以仪器测量者为准。同时科学家也就发展出各色各样的精密仪器，从显微镜、望远镜、红外线和电磁波侦测仪等，以扩展人类五官感觉之能力。

(2)推衍理论：前文说过科学的目的是求知。

求知不只是知道一些片断的事实而已，更要知道片断事实间的关联。例如最早的人知道风吹与草动的关联，牛顿从观察物体运动推衍出万有引力定律，以及近代物理学家所创导的相对论、量子论等。都是为要解得各种自然现象间彼此的关联。科学家为求理论之完美，又对所推衍出来的理解，要求符合下列原则：

①陈述最简明：为着科学理论的简单明确，科学家们根据他们的观察，发展出一些观念，予以命名，或创为新词，给予准确的定义，例如电子、原子力等，成为科学家常用的术语，我们通称之为科学名词，又因观察所得结果彼此的关联，常是以数学符号与数学公式表示最为方便，所以数学成为科学的通用语言。科学家又常将观察所得的结果，用一些习见的事物作为模型，便利了解。例如：不论事物客观真象如何，我们以小球，代表分子在固态。液态或气态存在的状态；又以小球代表原子在分子结构里面的情况，再以小球围着大球转，形容原子结构中电子与原子核的相对运动。而当有新的客观事实发现，旧有模型不能再代表时，就要改进或改换一种模型，作为解释，这些都可算做科学语言的通测。

②包括最广泛：为着科学理论包括较广泛，旧理论常被新理论所替代，例如：在十九世纪未叶，牛顿运动定律，描述物体运动现象，已可算甚为完善。大至天体，小至一般物体，都可适用。但到二十世纪初，物理学家研究接近光速的物体运动时，牛顿定律不能适用，要以相对论替代；另对极小物体，在日电子等之运动，也要以量子论替代。

③验证事实最确实：科学理论要以客观事实验证，验证没有错，方能成立。科学家常按其验证的阶段，给予不同的名称。一个理论初被拟议时，常称之为“假定”(HYPOTHESES)，经过一段时期验证，认为准确度较高，就称之为“原则”(PRINCIPLE )，再进一步则称为“理论”(THEORY)，验证很久，几乎可信其为无误，则称为“定律”(LAW )。又依科学类科之不同，也有验证准确程度之不同，例如物理学多被视为精确的科学，而气象在天气预报中，若说次日天气是“晴时多云可能有阵雨”，则是较不精确的科学了。因此之故，统计学常被应用于某些科学，以求其理论准确的或然率，或求其预测一项事实发生的可靠性，但无论如何，一个科学家拟议一项理论，除他自己努力求证外，其他科学家常常要用一切方法，证明或反证其成立或不成立，而且初步也抵称之为“假定” 。这种审慎态度，也博得人们对科学的信任。认为科学方法，是准确可靠的。

(3)反复证明：

任何科学理论，必须经过观察事实或实验证明，才算被接受。并须为整个科学界所证明所接受，正在以上所述。

(4)科学的哲学：

以上是从科学本身论科学，若从科学之外看科学，或以哲学的态度看科学，就进入更深一个层次。一般常被提出的问题计有：

（一）应用科学方法之前，有没有甚么基本假定？

（二）科学所求得的知识与实际的客观事实，是怎样的关联？

（三）应用科学方法求知，其领域有没有限制？或说哪一些范围内可以使用科学方法，而哪一些范围内科学是爱莫能助？分述如下：

(一)科学的基本假定：

在科学家们从事科学研究之前，他们已接受了几个基本假定，不过他们因深信不疑，习而不察，以致从来不予以考虑。这些假定是：

(A)宇宙间有一些客观事物，（不论是宇宙的全部或一部），可以供作科学研讨的对象。

(B)这些事物的相互关联，是有秩序的，可以找出其间因果关系，而且是有“一致性”的。所谓一致性，就是同一条件下的客观事实，不因时因地，或因观察者不同而有差异。例如水的分子组成是氢二氧一，无论何时何地的水分子，都是如此。

(C)事物的相互关联，是合乎理性的，可以用逻辑理则予以描述的。

(D)人的思想与组织能力，及其逻辑观念，适合用于研究讨探索这些客观事物。

(二)科学知识与客观事实怎样相关？对于这个问题，有四种答案，前二种是较趋极端，后二种较为折衷，它们是：

(A)认为所有的科学知识，都是人的构想，硬要套在客观事实上面，实际上是与客观事实无关的。

(B)认为所有科学知识都是客观事实的正确描述。这自然是过于简化的说法，人对于原子的认识，距离原子的真象，还颇有一些差别。

(C)认为科学知识与理论，都是为着人的方便，要使人易于了解客观事实，可说是一些权宜的办法，只要能达到目的，理论与事实是否合一，倒是无关重要。

(D)认为科学知识是人对客观事实探讨的成果，是日积月累的收获，且是一天一天的进步，以期逐渐接近客观的真实。最后一种说法，是大多数科学家所同意的。也说明了科学工作是一项不断的努力。

(三)科学方法的限制：根据前述，可以看出科学研讨的对象，其范围是有限制的。对于在此范围之外某些事物的研讨，科学是爱莫能助的。这包括下列几类：

(A)科学研究的对象是客观的事实，所用的方法也要排除主观。因此对于人的主观爱憎与价值判断，包括善恶美丑，都不是科学研讨的对象。

(B)科学研究的事物现象，能被科学家觉察的，多显示为可见可模的。凡不能用客观工具测量的，都不在科学研讨范围之内。例如：男女的爱情，哲人的思想，勇士的意志等。

(C)科学研究的对象，须是可重复验证的。凡单独一次发生的事物，无法予以归类综合，都不在科学研讨范围之内。例如：历史的偶发事件，某个人的一生事迹等。对以上所说科学方法的限制，也有一些科学家持不同的意见，将在第四章再加讨论。

由上述对科学的四层认识，应可知道“科学是什么”的梗概。